DE8219815U1 - Fluegelzellenpumpe - Google Patents

Description

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Flügelzellenpumpe

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe. Derartige Flügelzellenpumpen werden z.B. und bevorzugt verwandt in Kraftfahrzeugen mit Dieselmotor oder Otto-Einspritzmotor zur Erzeugung eines Unterdrucks oder Vakuums für den Bremskraftverstärker oder sonstige Servoantriebe.

Diese Flügelzellenpumpen bestehen aus einem Gehäuse und einem darin drehbar angetriebenen Rotor mit mehreren Schlitzen und darin beweglichen Flügeln. Gehäuse und Rotor bilden sichelförmige Zwischenräume, die in Umfangsrichtung durch die Flügel begrenzt werden. Das Volumen dieser Flügelzellen ändert sich bei Drehung des Rotors laufend. Dabei werden diese Flügelzellen durch die Flügel an den Gehäusedeckeln und dem Gehäuseumfang abgedichtet. Die dichtende Anlage der Flügel an dem Gehäuseumfang wird bevorzugt durch die auf die Flügel wirkenden Fliehkräfte bewerkstelligt.

Beim Betrieb eines Kraftfahrzeugs ist jedoch auch damit zu rechnen, daß die Pumpe und das Schmieröl so kalt sind, daß die radiale Flügelbewegung durch die hohe Viskosität des kalten Schmieröls gehemmt wird.

Aus diesem Grunde ist es bekannt, die Flügel auf ihrer Unterseite mit die Rotorwelle durchstoßenden, miteinander fluchtenden Stiftpaaren auszurüsten. Die Stifte sind so lang, daß solche Flügel, die in dem unteren Totpunkt oder Bereich des unteren Totpunkts hängenbleiben,

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durch die einfahrenden, gegenüber liegenden Flügel formschlüssig in ausfahrende Bewegung versetzt werden.

Es ist ferner bekannt, beide Gehäusedeckel mit ins Gehäuseinnere ragenden Abstützkurven zu versehen, die eine Zwangsführung der Flügel darstellen.

Es ist ferner bekannt, die Flügel durch Federkraft oder durch Drucköl nach außen zu befördern. Dies bewirkt jedoch hohen Flügelverschleiß und hohen Reibverlust, da insbesondere bei niedrigen Drehzahlen der Aufbau eines dynamischen Schmierfilms zwischen dem Flügelkopf und dem Gehäuseumfang verhindert wird.

Durch diese Anmeldung wird das dargestellte Problem so gelöst, daß die Flügel sich nicht verkanten können, daß ein formschlüssiger Eingriff nur stattfindet, wenn die Flügel nicht am Außenumfang des Gehäuses anliegen, daß der Rotor auf einer starren Achse gelagert werden kann und daß die Flügel einen einfachen, und zwar den denkbar einfachsten Aufbau erhalten.

Hierzu wird vorgesehen, daß die Flügel durch nur eine einzige Abstützkurve, welche im Längsmittenbereich der Flügel angeordnet und mittels eines Trägers an einem Gehäusedeckel angebracht ist, abgestützt werden,wenn sie nicht in Kontakt mit dem Außenumfang des Gehäuses sind. Hierzu besitzt der Rotor an einer Seite eine die Schlitze anschneidende Ausdrehung, die bis in den Längsmittenbereich des Rotors reicht.

Bevorzugt wird von der Möglichkeit Gebrauch gemacht, den Rotor auf einer starren, in einem Gehäusedeckel auskragend befestigten Achse zu lagern, wozu vorzugsweise eine Gleitlagerung dient. Ein solcher Rotor kann direkt mit einer

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Antriebswelle gekuppelt werden, wozu er eine entsprechende formschlüssige Kupplung, z.B. Verzahnung, Vielkant oder ähnliches besitzt. Der Kupplungsteil des Rotors ragt hierzu aus dem zweiten Gehäusedeckel heraus. Es sei bemerkt, daß die Flügelzellenpumpe vorzugsweise mit diesem zweiten Gehäusedeckel an das Kurbelgehäuse des Kraftfahrzeugmotors angeflanscht wird, so daß von dieser Kupplungsseite her auch die Ölzufuhr erfolgt. Hierfür ist dieser Gehäusedeckel mit Taschen ausgerüstet, die in das Kurbelgehäuse ragen und nach oben offen sind und Spritze, des Kurbelgehäuses sammeln. Die öltaschen sind mit Öffnungen zum Pumpeninneren versehen. Diese Öffnungen befinden sich in dem radialen Bereich des Rotors, in welchem sich die inneren Enden der in den Schlitzen geführten Flügel (Flügelfüße) radial nach außen und nach innen bewegen (Flügelfußräume). Zur Gewährleistung einer ununterbrochenen Schmierung des Rotors und der Flügel erstrecken sich die Öffnungen über einen möglichst weiten radialen und Umfangsbereich des Gehäusedeckels. Nach der Erfindung werden die Öffnungen so dimensioniert, daß auch die Führung der Flügel durch die Gehäusedeckel sichergestellt ist. Dies ist insbesondere in dem sogenannten ausfahrenden Bereich wichtig, in welchem die Flügel sich radial r.ach außen bewegen und daher mit nur geringer Anlagekraft am Gehäuseumfang anliegen. In diesem Bereich werden die öleinlaßöffnungen des Gehäusedeckels - in radialer Richtung gemessen - auf den radialen Bereich innerhalb der Abstützkurve begrenzt.

Die erf indungsgerciäße Flügelzellenpumpe kann ein kreiszylindrisches Gehäuse haben, in welchem der Rotor exzentrisch gelagert ist. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, daß das Gehäuse einen ovalen und insbesondere elliptischen Querschnitt hat und daß der Rotor mehr als sechs Flügel hat. Hierdurch kann auch bei kleiner und - in der Breite gedrungener Bauweise ein großes Fördervolumen erreicht werden.

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Im folgenden V7erden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren 1 und 2 dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Radialschnitt und Fig. 2 einen Normalschnitt durch eine Flügelzellenpumpe.

Es sei bemerkt, daß die Flügelzellenpumpe nach Fig. 1 ein kreiszylindrisches Gehäuse haben kann, in welchem der Rotor mit der Exzentrizität e gelagert ist. Es kann sich hierbei jedoch auch um einen Radialschnitt längs der Linie I-I der in Fig. 2 im Normalschnitt gezeigten Flügelzellenpumpe mit elliptischem Gehäuse handeln.

Die Flügelzellenpumpe besteht aus dem zylindrischen Gehäuse 3, welches den Umfang der Flügelzellen begrenzt, und den beiden Gehäusedeckeln 1 und 2, welche die seitliche Begrenzung der Flügelzellen bilden. In dem Gehäuse ist ein Rotor 4 drehbar gelagert auf einer starren Achse 9. Die Achse 9 ist in dem Gehäusedeckel 1 befestigt und kragt einseitig in den Gehäuseinnenraum aus. Die Lagerung des Rotors auf der Achse geschieht vorzugsweise mittels Gleitlagerung 10. Der Rotor besitzt - wie insbesondere aus Fig. ersichtlich - zahlreiche radiale Schlitze, in welchen die Flügel 8 radial frei beweglich geführt sind. Die Flügel und der Außenumfang des Rotors bilden in dem Gehäuse 3 Flügelzellen, die bei Drehung des Rotors in Pfeilrichtung ständig größer und kleiner werden. Dadurch findet eine Pumpwirkung statt. Bei der sechszeiligen Flügelzellenpumpe mit elliptischem Gehäuse nach Fig. 2 sind die beiden Auslässe 20 und die beiden Einlasse 19 jeweils kurz vor dem unteren und dem oberen Totpunkt vorgesehen. Bei einer vierzeiligen Flügelzellenpumpe mit kreiszylindrischem Gehäuse und exzentrisch gelagertem Rotor sind lediglich ein Auslaß und ein Einlaß vorzusehen.

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Wie bereits erwähnt, sind die Flügel 8 in ihren Schlitzen, frei beweglich. Sie werden daher bei Drehung des Rotors durch Zentrifugalkraft gegen die Gehäusewandung des Gehäuses 3 gedrückt. Das hat den Vorteil, daß bei geringer Drehzahl auch nur eine geringe Anpreßkraft vorhanden ist und daher die dynamischen Kräfte auch bei geringen Drehzahlen zum Aufbau eines dynamischen Schmierfilms zwischen den Flügelköpfen und der Wandung des Gehäuses 3 ausreicht.

Es kann nun aber zum einen vorkommen, daß die Flügelbewegung auch schon durch geringfügige Verunreinigung behindert wird. Ebenso kann bei geringen Temperaturen des Schmieröls dessen Viskosität so hoch sein, daß die Zentrifugalkräfte nicht ausreichen, die Flügel aus ihrer unteren Totlage herauszuholen.

Aus diesem Grunde wird der Rotor mit einer ringförmigen Ausdrehung 5 versehen, welche sich bis in den Längsmittenbereich des Rotors erstreckt und radial innen die Nabe 7 und radial außen noch einen ausreichenden Dicht- und Führungsbereich des Rotorumfangs stehenläßt. Der Außendurchmesser der Aisdrehung ist bei elliptischem Gehäuse wenig größer als die größte Hauptachse der Abstützkurve (s. Fig. 2). Bei kreiszylindrischem Gehäuse mit exzentrisch gelagertem Rotor ist der Außenradius der Ausdrehung wenig größer als die Summe des Radius der Abstützkurve und der Exzentrizität e (s. Fig. 1). In diese Ausdrehung ragt der zylindrische Träger 14, welcher Bestandteil des Gehäusedeckels 1 ist. Am Ende dieses Trägers 14 sitzt die Abstützkurve 13, deren Durchmesser in allen Radialebenen der Pumpe jedoch so klein ist, daß die Flügel zwischen dem Umfang des Gehäuses 3 und der Abstützkurve 13 noch ausreichendes Spiel haben. Es erfolgt also durch die Abstützkurve 13 im Normalbetrieb der Flügelzellenpumpe keine Zwangsführung der Flügel. Andererseits ist der Radius der Abstützkurve

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in allen Radialebenen so groß, daß die Flügel nicht in dan Bereichen ihrer unteren Totlage hängenbleiben können. Nur im Falle einer Störung der freien Flügelbewegung erfolgt also eine Zwangsführung durch die Abstützkurve 13. 5

Die Abstützkurve 13 ist so angebracht, daß sie die Flügel ungefähr in ihrer Längsmitte unterstützt. Daher können sich die Flügel nicht verkanten.

Der Rotor 4 besitzt einen Ansatz 6, mit dem er aus dem zweiten Gehäusedeckel 2 herausragt. Im Ansatz 6 befindet sich eine Kupplung 11. Es kann sich hierbei z.B. um eine Verzahnung, einen Vierkant oder etvras ähnliches handeln. Alternativ ist es möglich, eine Außenverzahnung an dem Ansatz 6 vorzusehen= Im dargestellten Ausführungsbeispiel ragt die Antriebswelle 12 mit der Gegenkupplung in die Kupplung des Ansatzes 6, die hier als Sechskant ausgebildet ist.

Die Flügelzellenpumpe ist mit ihrem Gehäusedeckel 2 an das Kurbelgehäuse 23 eines Motors, der nicht weiter dargestellt ist, angeflanscht. In diesem Kurbelgehäuse befindet sich Spritzöl und ölnebel, welches in der Tasche 18 gesammelt wird, die an dem Gehäusedeckel 2 mit nach oben weisender Öffnung befestigt ist. Die Tasche 18 ist über öffnung 17 mit den Flügelfußräumen der Schlitze im Rotor verbunden. Das von den Taschen aufgefangene öl dient also der Schmierung der Flügel und des Rotors. Erfindungsgemäß sind Maßnahmen vorgesehen, die sichere Führung der Flügel trotz der öffnungen 17 gewährleisten. Es wurde festgestellt, daß die Flügel insbesondere in dem ausfahrenden Bereich 21 des Gehäuseumfangs eine sichere seitliche Führung gebrauchen. In diesen Bereich liegen nämlich die Flügel mit nur geringer Kraft an der Wandung des Gehäuses 3 an, so daß eine Führung von dorther nicht sicher gegeben ist.

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In Fig. 2 ist die ümfangserstreckung und die radiale Erstreckung der öffnungen 17 schraffiert deutlich angezeigt, obwohl sie nicht in der in Fig. 1 gezeigten Zeichnungsebene II-II liegen. Es ergibt sich insbesondere aus Fig. 2: Um auch in dem ausfahrenden Bereich 21 des Gehäuses die seitliche Führung zu gewährleisten, erstrecken sich die öffnungen 17 in diesen Bereichen 21 des Gehäuseumfangs lediglich innerhalb der Abstützkurve, und zwar vorzugsweise zwischen dem Hüllkreis, welcher den Fußraum 15 bzw. den Grund der Schlitze einhüllt, und der Abstützkurve, wobei hier von der radialen Erstreckung der öffnungen 17 die Rede ist. Hierdurch wird einerseits gewährleistet, daß die öffnungen 17 die sichere Führung der Flügel nicht gefährden. Zum anderen bleibt aber auch eine ausreichende Ölzufuhr gewährleistet. Im einfahrenden Bereich 22 der Flügel ist eine sichere Führung durch den Umfang des Gehäuses 3 gegeben. Hier können die öffnungen beliebig, d.h. nach den sonstigen konstruktiven Gegebenheiten gestaltet werden.

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BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG

1	Gehäusedeckel
2	Gehäusedeckel
3	Gehäuse
4	Rotor
5	Ausdrehung
6	Ansatz
7	Nabe
8	Flügel
9	Achse
10	Gleitlagerung
11	Kupplung, Vielkant
12	Antriebswelle
13	Abstützkurve
14	Träger
15	Fußraum, Grund der Schlitze
16	Schlitz
17	Öleinlaßöffnung
18	Öltasche
19	Einlaß
20	Auslaß
21	ausfahrender Bereich
22	einfahrender Bereich

23 Kurbelgehäuse

Claims (1)

1. barmag Banner Maschinenfabrik Aktiengesellschaft S.Ltz Remscheid, Bundesrepublik Deutschland

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   Ansprüche

   . Flügelzellenpumpe mit einem Rotor (4) mit mehreren radialen Schlitzen (16) und darin radial beweglichen Flügeln (8), Kennzeichen: Der Rotor (4) besitzt in seiner einen Stirnwand eine bis in den Längsmittenbereich des Rotors sich erstreckende Ausdrehung (5); in die Ausdrehung ragt ein Träger (14) mit einer einzigen Abstützkurve (13), welche im Längsmittenbereich des Rotors angebracht ist und deren Abstand zur Gehäuseumfangswandung (Gehäuse 3) auf jedem Rotorradius geringfügig größer als die Flügelbreite ist-

   2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, Kennzeichen:

   Der Träger (14) ist ein ringförmiger Zylinder, der an dem ersten Gehäusedeckel (1) auskragend befestigt ist und am Außenumfang seines freien Endes die Abstützkurve (13) von begrenzter axialer Erstreckung trägt.

   3„ Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, Kennzeichen:

   Der Rotor (4) ist auf einer starren Achse (9) drehbar gelagert, welche in dem ersten Gehäusedeckel (1) innerhalb der Abstützkurve (13) auskragend befestigt ist.

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   4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 3, Kennzeichen:

   Der Rotor (4) ist auf der Achse (9) in einer Gleitlagerung (10) gelagert. 5

   5. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche

   Kennzeichen:

   Der Rotor (4) besitzt auf seiner anderen, zweiten Stirnseite eine formschlüssige Kupplung (11), z.B. Verzahnung, Vielkant.

   6. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 5, Kennzeichen; Der Rotor ragt mit einem zapfenförmigen Ansatz (6), an welchem die formschlüssige Kupplung (11) angebracht ist, aus dem anderen, zweiten Gehäusedeckel (2) heraus.

   7a Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

   Kennzeichen;

   Der andere, zweite Gehäusedeckel (2) besitzt auf einem, die Flügelfußräume radial überdeckenden ümfangsbereich

   Öleinlaßöffnungen (17). 25

   8. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 7, Kennzeichen:

   Die öleinlaßöffnungen (17) stehen mit nach oben offenen Öltaschen (18) in Verbindung, welche auf dem anderen, zweiten Gehäusedeckel (2) außen angebracht sind.

   9. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 8, Kennzeichen:

   Die radial gemessene öffnungsbreite der Öleinlaßöffnungen (17) erstreckt sich in dem Umfangssektor (21)

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   des zweiten Gehäusedeckels, in welchem die Flügel (8) ausfahren, vom Grund (15) der Schlitze (16) des Rotors (4) bis zu einer mit der Abstützkurve annähernd deckungsgleichen Kurve.

   I

   10. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen |'

   Ansprüche, |

   Kennzeichen: j

   Das Gehäuse (3) ist ein ovaler, insbesondere elliptischer Zylinder; Γ*

   der Rotor (4) besitzt sechs oder mehr Schlitze mit ^-i

   Flügeln (8).